Case study | BTL, czyli precyzyjna kontrola położenia jako alternatywa dla serwonapędów

Pakowanie jest procesem występującym w każdym zakładzie produkcyjnym. Niezależnie od tego czy pakujemy półprodukty wykorzystywane w dalszych operacjach na linii obok, czy gotowy produkt wysyłany jest do odbiorcy, procesy te wymagają sporego nakładu pracy i bywają monotonne.

Czynności niezbędne do wykonania podczas pakowania to jeden z najczęściej automatyzowanych procesów. To samo dotyczy procesu odwrotnego – rozpakowywania. Mamy przyjemność zaprezentować dwa przykłady wdrożeń, które ilustrują to, jak w opłacalny sposób można automatyzować wspomniane procesy, wykorzystując przetworniki położenia BTL Balluff.

Rysunek 1 – Balluff BTL

Sytuacja zastana

Jako pierwszą prezentujemy sytuację, w której operator, obsługując maszynę obróbczą pakował wałki toczone do pojemnika typu Kolox.

Problem

Wałki układane były jeden przy drugim, a kolejna nowa sztuka pojawiała się co kilkanaście sekund. Ze względu na fakt, że do obsługi dwóch stanowisk pakujących potrzebny był jeden operator, aby zapewnić odpowiednio krótki okres amortyzacji maszyny, konieczna była redukcja kosztów.

Rozwiązanie

Do automatyzacji tej operacji niezbędna była budowa dwuosiowego manipulatora zatrzymującego się w wielu pozycjach. Niepisanym standardem w tego typu przypadkach jest zastosowanie robota kartezjańskiego zbudowanego z osi napędzanych serwomotorami. Rozwiązanie takie zapewnia precyzję rzędu nawet setnych części milimetra i dużą dynamikę pracy, które w tym procesie byłyby zdecydowanie na wyrost.

W naszej aplikacji zdecydowaliśmy się na zastosowanie osi pneumatycznych wyposażonych w czujniki BTL do kontroli położenia. Takie rozwiązanie pozwala na osiąganie dokładności na poziomie +/-2 mm oraz dynamikę wystarczającą do realizacji obecnego procesu. Kontrola położenia w tym przypadku umożliwia odkładanie wałków według porządku jeden obok drugiego w warstwach jedna na drugiej.

Rysunek 2 – Manipulator do pakowania wałków

Drugi przykład wdrożenia – depaletyzacja drewnianych poprzeczek na stanowisku pakowania piekarników

Sytuacja zastana

Aby możliwa była automatyzacja procesu, jedną z niezbędnych czynności było zdejmowanie z palety poprzeczek ułożonych w warstwach.

Problem

Duża ilość poprzeczek oraz średni czas cyklu na linii powodowały, że częstotliwość zdejmowania warstwy detali nie przekraczała jednej operacji na klika minut. Podczas depaletyzacji występowało ryzyko rozpadania się nierówno ułożonego stosu, co uniemożliwiało podzielenie warstwy i depaletyzacje w kilku ruchach.

Rysunek 3 – Manipulator do depaletyzacji poprzeczek

Rozwiązanie

Mając na uwadze powyższe warunki brzegowe, w celu redukcji kosztów, zdecydowaliśmy się na budowę dwuosiowego manipulatora opartego o napędy pneumatyczne. Napęd pionowy, który miał się zatrzymywać w wielu pozycjach wyposażony został w przetwornik położenia BTL. Kontrola położenia była istotnym elementem operacji, ponieważ pomiędzy warstwami występowały przekładki, które również należało pobrać i wykorzystać w procesie.

Jak to działa?

Przetwornik położenia BTL dzięki bardzo dokładnemu pomiarowi i szybkiej komunikacji umożliwia dynamiczną kontrolę położenia w trakcie ruchu. Połączenie BTL-a z odpowiednio zaprojektowanym układem sterowania pneumatyką pozwala na precyzyjne zatrzymanie osi w żądanym miejscu.

Korzyści dla firmy

Dzięki zastosowaniu przetwornika położenia BTL z serii profilowej, wyposażonego w interfejs IO-Link, w obydwu z tych przypadków możliwa była precyzyjna i dynamiczna kontrola pozycji niezbędna do realizacji wspomnianych procesów. Użycie wspomnianego przetwornika położenia pozwoliło na wykorzystanie napędów pneumatycznych zamiast serwonapędów, co z kolei pozwoliło na redukcję kosztów wykonania układu kartezjańskiego o około 50% w stosunku do wersji „klasycznej” z zachowaniem istotnych elementów jego funkcjonalności.

Ponieważ mowa o kosztach rzędu od kilkunastu do kilkudziesięciu tysięcy złotych jest to warta do rozważenia alternatywa. Niewątpliwie dodatkowym atutem zastosowanego rozwiązania jest możliwość podłączenia BTL-a do sieci IO-Link. Dzięki temu unikamy niezbędnego w przypadku serwonapędów prowadzenia przewodów o dużych przekrojach do szafy sterowniczej.

Opis firmy

Zespół Blue Robotics tworzy grupą ludzi z pasją, którzy realizują się w branży automatyki przemysłowej oraz robotyki. Automatyzują branże, takie jak: automotive, produkcja sprzętu AGD i RTV, mebli, przemysł elektryczny i elektroniczny, lotniczy i kosmiczny, spożywczy, kosmetyczny i obróbka metali. Realizują również projekty R&D.